Rangkaian listrik dengan arus searah
Dalam rangkaian tunggal Rangkaian listrik dengan EMF arus searah diarahkan di dalam sumber energi listrik dari kutub negatif ke kutub positif membangkitkan arus I arah yang sama, yang ditentukan oleh Hukum Ohm untuk seluruh rantai:
I = E / (R + R Selasa),
di mana R adalah resistansi sirkuit eksternal yang terdiri dari penerima dan kabel penghubung, RW adalah resistansi sirkuit internal yang mencakup sumber energi listrik.
Jika resistansi semua elemen rangkaian listrik tidak bergantung pada nilai dan arah arus dan EMF, maka resistansi tersebut, seperti rangkaian itu sendiri, disebut linier.
Dalam rangkaian listrik DC linier loop tunggal dengan satu sumber energi listrik, arus berbanding lurus dengan EMF dan berbanding terbalik dengan resistansi total rangkaian.
Beras. 1. Diagram rangkaian listrik rangkaian tunggal dengan arus searah
Dari rumus di atas maka E — RwI = RI, dimana I = (E — PvI) / R atau I = U / R, dimana U = E — RwI adalah tegangan sumber energi listrik yang diarahkan dari kutub positif ke kutub negatif.
Ekspresi I = U / R adalah Hukum Ohm untuk bagian sirkuit, ke terminal di mana tegangan U diterapkan, searah dengan arus I di tempat yang sama.
Tegangan versus arus U(I) pada E = const dan RW = const disebut karakteristik eksternal atau volt-ampere dari sumber energi listrik linier (Gbr. 2), yang memungkinkan setiap arus I untuk menentukan tegangan yang sesuai U dan menurut rumus , diberikan di bawah ini — hitung daya penerima energi listrik:
P2 = RI2 = E2R / (R + Selasa)2,
sumber energi listrik :
P1 = (R + RTuesday) Az2 = E2 / (R + RTuesday)
dan efisiensi instalasi di sirkuit DC:
η = P2 / P1 = R / (R + Rwt) = 1 / (1 + RWt / R)
Beras. 2. Karakteristik eksternal (volt-ampere) dari sumber energi listrik
Titik X dari karakteristik arus-tegangan dari sumber energi listrik sesuai dengan mode diam (x.x.) Dalam rangkaian terbuka, ketika arus Azx = 0 dan tegangan Ux = E.
Titik H menentukan mode nominal jika tegangan dan arus sesuai dengan nilai nominalnya Unom dan Aznom, diberikan di paspor sumber energi listrik.
Titik K mencirikan mode hubung singkat (korsleting), yang terjadi ketika terminal sumber energi listrik dihubungkan satu sama lain, di mana resistansi eksternal R =0. Dalam hal ini, arus hubung singkat Azk = E / Rwatt terjadi, yang berkali-kali lebih tinggi dari arus nominal Aznom karena fakta bahwa resistansi internal sumber energi listrik Rw <R.Dalam mode ini, tegangan pada terminal sumber energi listrik Uk = 0.
Titik C sesuai dengan mode yang cocok di mana resistansi rangkaian eksternal R sama dengan resistansi sumber energi listrik Rwatt target internal. Dalam mode ini, ada arus Ic = E / 2R, daya rangkaian eksternal sesuai dengan daya tertinggi P2max = E2 / 4RW dan efisiensi (efisiensi) pemasangan ηc = 0,5.
Rezim kontrak di mana:
P2 / P2max = 4R2 / (R + Rtu)2 = 1 dan Ic = E / 2R = I
Beras. 3. Grafik ketergantungan daya relatif penerima energi listrik dan efisiensi instalasi terhadap resistansi relatif penerima
Di pembangkit listrik, mode rangkaian listrik berbeda secara signifikan dari mode terkoordinasi dan dicirikan oleh arus I << Ic karena resistansi penerima R Rvat, akibatnya pengoperasian sistem tersebut berlangsung dengan efisiensi tinggi.
Studi tentang fenomena dalam rangkaian listrik disederhanakan dengan menggantinya dengan rangkaian ekuivalen - model matematika dengan elemen ideal, yang masing-masing dicirikan oleh satu dan parameternya diambil dari parameter elemen sapuan. Diagram ini sepenuhnya mencerminkan sifat rangkaian listrik dan, jika kondisi tertentu terpenuhi, memudahkan analisis kondisi listrik rangkaian listrik.
Di sirkuit ekuivalen dengan elemen aktif, sumber EMF ideal dan sumber arus ideal digunakan.
Sumber EMF ideal dicirikan oleh EMF konstan, E, dan resistansi internal sama dengan nol, akibatnya arus sumber tersebut ditentukan oleh resistansi penerima yang terhubung, dan korsleting menyebabkan arus dan daya secara teoritis cenderung ke nilai yang sangat besar.
Sumber daya yang ideal diberi resistansi internal yang cenderung ke nilai yang sangat besar dan arus konstan Azdo terlepas dari tegangan di terminalnya, sama dengan arus hubung singkat, sebagai akibatnya peningkatan beban yang tidak terbatas yang terhubung ke sumber disertai dengan peningkatan voltase dan daya yang secara teoritis tidak terbatas.
Beras. 4. Sirkuit cadangan untuk sirkuit listrik dengan sumber energi listrik nyata dan resistor, a - dengan sumber EMF ideal, b - dengan sumber arus ideal.
Sumber nyata energi listrik dengan EMF E, resistansi internal Rvn dan arus hubung singkat Ic dapat diwakili oleh rangkaian ekuivalen yang mencakup sumber ggl ideal atau sumber arus ideal, masing-masing, dengan elemen resistif yang dihubungkan secara seri dan paralel, yang menjadi ciri parameter internal sumber nyata dan membatasi daya penerima yang terhubung (Gbr. 4, a, b).
Sumber energi listrik nyata beroperasi dalam rezim yang dekat dengan rezim sumber EMF ideal, jika resistansi penerima lebih besar dibandingkan dengan resistansi internal sumber nyata, yaitu ketika mereka berada dalam rezim yang dekat dengan mode siaga.
Dalam kasus di mana mode operasi dekat dengan mode arus pendek, sumber nyata mendekati sumber arus ideal karena resistansi penerima kecil dibandingkan dengan resistansi internal sumber nyata.
